Missions

Ce post-doctorat s’inscrit dans le cadre du projet ANR DEEP-SENS (Demystifying the Electrode/Electrolyte Interfaces via Operando Piezoelectric SENSing), qui vise à développer un outil analytique de nouvelle génération pour l’étude des interfaces électrode-électrolyte dans les batteries rechargeables. Ces interfaces jouent un rôle clé dans la performance, la stabilité et la durée de vie des batteries, mais restent difficiles à caractériser en temps réel.
DEEP-SENS relève ce défi en exploitant la puissance de l’ac-électrogravimétrie, une méthode reposant sur des capteurs piézoélectriques de type QCM couplés à des mesures d’impédance électrochimique. Le projet cible en particulier les batteries rechargeables (lithium-ion, sodium-ion…), afin d’étudier des phénomènes fondamentaux tels que la formation des interfaces SEI/CEI, la (dé)solvatation des ions aux interfaces, le transfert ionique interfacial, ainsi que les propriétés mécaniques des électrodes au cours des cycles de charge/décharge.
L’objectif est de proposer un outil unique pour mieux comprendre la structure et l’évolution des interfaces/interphases dans les batteries, et ainsi guider la conception de systèmes plus performants et durables. À terme, le projet aboutira au développement d’un dispositif haute-résolution en ac-électrogravimétrie, une instrumentation innovante entièrement conçue en France et destinée à la communauté des électrochimistes.

Activités

Dans le cadre de ce travail, nous cherchons à étudier les propriétés mécaniques des électrodes au cours des cycles de charge/décharge, en parallèle des phénomènes d’insertion/désinsertion ionique observé par réponse électrogravimétrique. Pour cela, nous mettrons en œuvre une approche en plusieurs étapes, combinant l’élaboration de matériaux électroactifs modèles, leur caractérisation physico-chimique, et l’exploitation avancée de la méthode d’ac-électrogravimétrie avec dissipation (ac-EQCM-D) à différentes harmoniques.
Tâche I : Élaboration de films minces électroactifs modèles, avec des propriétés mécaniques modulables (analogues de Bleu de Prusse, films à base de carbone, polymère conducteur de type PEDOT). Caractérisations chimiques, structurales et morphologiques classiques.
Tâche II : Caractérisation du transfert ionique à l’interface électrode/électrolyte par des méthodes électrochimiques (EIS) et électrogravimétriques classiques (ac-électrogravimétrie).
Tâche III : Mise en œuvre des mesures d’ac-électrogravimétrie avec dissipation (ac-EQCM-D) à différentes harmoniques sur les films élaborés dans la Tâche I et caractérisés dans la Tâche II.
Tâche IV : Analyse et modélisation des réponses électrogravimétriques enregistrées, afin de décomposer les contributions liées au transport ionique et aux changements mécaniques des électrodes.
Tâche V : Bilan des expériences et rédaction de publications scientifiques à partir des résultats obtenus.

Compétences

- Doctorat en chimie physique ou en science des matériaux avec des compétences en électrochimie, une expérience pratique des méthodes spectroscopiques (i.e. impédance électrochimique) et des méthodes basées sur la QCM - Une bonne expérience en synthèse/caractérisation des matériaux développés dans le cadre du stockage électrochimique de l'énergie - La capacité de travailler en tant que chercheur indépendant avec un haut niveau de jugement scientifique et d'initiative - D'excellentes capacités de communication et d'organisation - Une bonne maîtrise de l'anglais à l'oral et à l'écrit, des compétences en français seraient appréciées.

Contexte de travail

Ce projet PostDoctoral fait partie d'un projet ANR intitulé "Demystifying the Electrode/Electrolyte interfaces via operando Piezoelectric SENSing" (DEEP-SENS) qui implique deux laboratoires et une entreprise : le CSE - Laboratoire Chimie du Solide et Énergie (Collège de France, Paris), le LISE - Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques (Sorbonne Université, Paris) et la société Biologic (Grenoble). Le laboratoire LISE est une unité de recherche mixte associant le CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) et Sorbonne Université (campus Jussieu, Paris), employant 40 personnes. Les domaines de recherche du laboratoire « Interfaces et Systèmes Electrochimiques » sont la corrosion et son inhibition, les traitements de surface, le stockage et la conversion de l'énergie, auxquels se sont progressivement ajoutées des problématiques liées au comportement des interfaces dans les milieux naturels. Les principales activités du laboratoire sont : - le développement de méthodes issues des concepts de la cinétique électrochimique et la mise au point d'une instrumentation sophistiquée permettant de les appliquer aux interfaces électrode-électrolyte, - l'élaboration, la modification, la caractérisation structurale et/ou chimique d'interfaces et systèmes électrochimiques et la modélisation de leurs comportements électrochimiques. La structuration des recherches s'articule autour de 2 thèmes : (i) Thème 1. Durabilité des matériaux – Interfaces en milieu naturel/industriel et (ii) Thème 2. Réactivité de matériaux fonctionnels - Dispositifs électrochimiques. Ce projet s'inscrit dans le cadre des thèmes abordés dans le Thème 2 et est aussi corrélé aux méthodes avancées d'investigation en électrochimie.

Contraintes et risques

Néant